城上明軍不慌不忙先發各類火銃射擊，再以箭鏃、萬人敵等火器拋向敵人，城下後金軍以弓箭隊萬矢齊發射向城上，城堞箭鏃如雨注，懸牌似蝟刺。
緊接著西南麵也由明神武中衛總旗下令，裝填炮彈點火發炮，又是一發發實心炮彈落在後金步騎兵腳下，炸得人仰馬翻、車毀人亡，許多戰馬受到驚訝四處狂奔，多數推車也被炸毀。
這輪炮彈還炸死了，率領3萬後金鐵騎帶頭衝鋒的後金前鋒大將：火狐狸，與後金大汗的侄子。
當然後金一方認為兵力眾多，且麵對寧遠衛這座城池也是勢在必得，因此並沒有選擇退縮，此戰由明廣寧中屯衛副總兵：左輔，統率軍民依托堅城死戰不退。
明寧遠衛遊擊將軍：祖大壽，與各將領們則率軍應援，銃炮齊發，藥罐、雷石齊下，打得後金軍死傷累累。
眼看東北西三處均無法攻破，因此後金覆育英明天命汗就移兵圍攻城南，以楯車作掩護，在城門角兩台間守禦最薄弱之處，鑿開兩丈見方的大洞，使得寧遠衛城危如累卵。
在此背景下明山東承宣布政使司右參政在緊急關頭，親自擔土搬石，堵塞缺口，並與將士們一起血染戰袍，仍鎮定自若。
而這也無疑是激勵了大明將士們守城的決心，並且明山東承宣布政使司右參政還選拔健丁五十名縋城，用棉花、火藥等物將抵近城下的後金軍戰車儘數燒毀。
戰至深夜，後金軍攻城不破，開始鳴金收兵。
正月25日，後金覆育英明天命汗繼續指揮攻城，從早晨至晚上，雙方激戰了一天，明軍於城上施放炮火，殺傷大量後金騎兵，而後金軍騎兵則開始畏懼炮火，不敢靠近城下。
哪怕是其後金將領在持刀驅兵的狀態下，也僅僅至城下搶走後金士兵屍體而返，最後運至城西門外磚窯焚化。
這讓後金覆育英明天命汗見狀，無奈下令退至離城五裡之處的九龍宮紮營。
正月26日，後金軍繼續圍城，精於騎射的後金八旗將士，卻被阻擋於深溝高壘之前，在明軍的矢石炮火之下，難以發揮騎戰特長，導致傷亡甚重，大炮每發擊斃8百人，就連後金覆育英明天命汗在憤怒中下令衝鋒，也被明神武中衛總旗給發炮打中黃龍幕帳致重傷！
眼看久攻不下寧遠衛，且自己也受了重傷，部隊損失慘重，再下去估計老本都快賠光了，為了撤兵回盛京麵子上過得去，因此後金覆育英明天命汗決定改去突襲覺華島。
但畢竟後金八旗方麵多多少少都遭受了，一點創傷，因此就改派蒙古八旗前去征討。
因為時值隆冬，海麵冰封無險可守，故此明覺華島總兵：姚撫民、明覺華島副總兵：金冠、明覺華島左參將：季善、明覺華島右參將：張國青、明覺華島遊擊將軍：吳玉，就率領官兵開鑿出一道長達15裡的冰濠駐守。
很快後金方麵就趁機渡過冰河，派出了漠南蒙古內喀爾喀巴嶽特部千戶兼後金額駙：孛兒隻斤·恩格德爾，與漠南蒙古內喀爾喀巴嶽特部太師：博爾濟吉特·武訥格，以騎兵進攻覺華島。
明軍由於鑿冰寒苦，既無盔甲、兵械，又無太多水手，不能耐戰，且以寡不敵眾，最後被後金、蒙古聯軍屠殺導致全員戰死，後金軍還焚燒城中囤積糧草。
儘管如此戰事仍未結束，有二營兵馬依舊立於島山之上，豎起大明衛所軍朱雀旗，以明覺華島副總兵：金冠，長子武舉人：金士麟，帶領8百明軍前來救援，均被後金蒙古聯軍一一擊殺，還焚其船隻二千餘艘及糧草千餘堆，總共戰死覺華島軍民1萬4千人！
寧遠衛之戰明軍雖勝利，但是關外這座覺華島基地卻被後金蒙古聯軍給徹底摧毀了！
此時明平遼總兵兼征虜前將軍：毛文龍，急忙出兵襲擊後金大後方東寧衛，威逼盛京城而來，由於後金守軍方麵兵力薄弱，且大多數軍隊都以調去南征，因此第一時間派出了信使南下傳報，讓大汗迅速回京。
而寧遠衛之戰明軍總計殺敵後金蒙古聯軍1萬7千餘人，首次立功的〈呂宋大炮〉被朝廷封為［安國全軍平遼靖虜大將軍炮］俗稱（改良版新型紅夷大炮）。
指揮發炮的明京營火器把總：彭簪古，因指揮作戰有功，獲加〈寧遠衛指揮使〉職銜，而操管該炮的閩南人明神武中衛總旗：羅立，僅僅隻是被提升為「神武中衛把總」。
隨後又晉升指揮此次作戰的明山東承宣布政使司右參政：袁崇煥，為〖都察院右僉都禦史〗負責駐守寧遠衛，其次將領各有賞賜。
但對於剛剛上任就主張放棄關外土地，且退居山海衛，擁兵不救寧遠衛的明遼東總鎮經略：高第、明遼東總鎮巡撫兼山海衛總兵：楊麒，因為不發援軍而被罷官，朝廷改以明薊遼總督：王之臣、和明廣寧前屯衛總兵：趙率教，將其替代。